SMD 中功率藍光 LED 67-21S/B3C 規格書 - PLCC-2 封裝 - 典型電壓 3.2V - 最大功率 0.27W - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

67-21S/B3C 是一款表面黏著元件（SMD）中功率 LED，專為通用照明應用而設計。它採用 PLCC-2（塑膠引線晶片載體）封裝，提供緊湊的外形尺寸，適合自動化組裝製程。其主要發光顏色為藍色，透過 InGaN 晶片技術實現，並配備水透明樹脂透鏡，提供寬廣的 120 度視角。這些特性的結合使其成為高效且多用途的光源。

此 LED 的主要優勢包括其高光效，這意味著在其功耗水準下能提供良好的光輸出。該封裝為無鉛設計，並符合主要環境法規，包括 RoHS、歐盟 REACH 及無鹵素要求（Br<900ppm、Cl<900ppm、Br+Cl<1500ppm），確保其符合現代製造與永續性標準。

2. 技術參數深入解析

2.1 絕對最大額定值

元件的操作極限是在特定條件下定義的（焊接點溫度為 25°C）。最大連續順向電流（I_F）為 75 mA。對於脈衝操作，在佔空比 1/10 及脈衝寬度 10 ms 的條件下，允許峰值順向電流（I_FP）為 150 mA。最大功率耗散（P_d）為 270 mW。操作溫度範圍（T_opr）為 -40°C 至 +85°C，而儲存溫度則可在 -40°C 至 +100°C 之間。從接面到焊接點的熱阻（R_{th J-S}）為 50 °C/W，最大允許接面溫度（T_j）為 115°C。焊接必須遵循嚴格的溫度曲線：迴流焊最高 260°C，時間最長 10 秒；或手動焊接最高 350°C，時間最長 3 秒。此元件對靜電放電（ESD）敏感，需要採取適當的防護措施。

2.2 電氣與光學特性

在焊接點溫度 25°C、順向電流 60 mA 的條件下量測，定義了關鍵性能參數。光通量（I_v）有一個典型範圍，其最小與最大值在分級章節中指定。順向電壓（V_F）在 60mA 時，典型值介於 2.9V 至 3.6V 之間。視角（2θ_1/2）為 120 度，提供寬廣的發光模式。反向電流（I_R）在反向電壓（V_R）為 5V 時，限制在最大 50 µA。光通量與順向電壓的公差分別為 ±11% 與 ±0.1V。

3. 分級系統說明

為確保應用設計的一致性，LED 會根據關鍵參數進行分級。

3.1 光通量分級

光通量分為 D5、D6 和 D7 等級。D5 級涵蓋 2.5 至 3.0 流明，D6 級涵蓋 3.0 至 3.5 流明，D7 級涵蓋 3.5 至 4.0 流明，所有量測均在 I_F=60mA 條件下進行。

3.2 順向電壓分級

順向電壓從代碼 36 到 42 進行細分。每個等級代表 0.1V 的步階，從 2.9-3.0V（等級 36）到 3.5-3.6V（等級 42），量測條件為 I_F=60mA。

3.3 主波長分級

藍色由主波長等級定義。B50 級涵蓋 445nm 至 450nm，B51 級涵蓋 450nm 至 455nm，量測條件為 I_F=60mA，量測公差為 ±1nm。

4. 性能曲線分析

規格書提供了數張圖表，說明元件在不同條件下的行為。

4.1 光譜分佈

圖表顯示相對發光強度與波長的關係，這是藍光 InGaN LED 的典型特徵，峰值位於 455-460nm 區域。

4.2 順向電壓 vs. 溫度

圖 1 描繪了順向電壓隨接面溫度的變化。電壓通常隨著溫度升高而降低，這是半導體二極體的典型特性。

4.3 相對輻射功率 vs. 電流

圖 2 顯示光輸出隨著順向電流增加而增加，但在較高電流下可能因效率下降與熱效應而呈現次線性行為。

4.4 相對光通量 vs. 溫度

圖 3 說明了光通量隨著接面溫度升高而遞減的現象。光輸出隨著溫度上升而減少，凸顯了熱管理的重要性。

4.5 IV 特性曲線

圖 4 展示了在固定溫度下，順向電流與順向電壓之間的關係，呈現典型的指數型二極體曲線。

4.6 電流降額 vs. 溫度

圖 5 顯示了考慮熱阻後，最大允許驅動順向電流作為焊接溫度函數的關係。此圖表對於決定不同熱環境下的安全工作條件至關重要。

4.7 輻射模式圖

圖 6 是一個極座標圖，顯示了光強度的空間分佈，確認了寬廣的 120 度視角與接近朗伯分佈的模式。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

PLCC-2 封裝具有定義的佔位面積與外型輪廓。提供了詳細的尺寸圖，除非另有說明，標準公差為 ±0.15mm。設計包含陽極與陰極標記，以確保正確的 PCB 方向。

5.2 焊墊設計與極性

焊墊佈局設計用於穩定安裝與形成良好的焊點。封裝上清晰的極性指示（通常是凹口或標記的陰極）以及建議的 PCB 絲印，確保了正確的安裝。

6. 焊接與組裝指南

必須遵循嚴格的焊接溫度曲線以防止損壞。對於迴流焊，峰值溫度不得超過 260°C，時間最長 10 秒。對於手動焊接，烙鐵頭溫度不應超過 350°C，每個焊墊的接觸時間應限制在 3 秒內。此元件對濕氣敏感，應儲存在其原始的防潮包裝中。若暴露時間超過限制，在焊接前可能需要進行烘烤。

7. 包裝與訂購資訊

LED 以防潮膠帶與捲盤形式供應，適用於自動化取放組裝。標準捲盤數量包括 250、500、1000、2000、3000 和 4000 顆。捲盤與載帶尺寸有指定公差為 ±0.1mm。包裝過程包括將捲盤與乾燥劑一同密封在鋁製防潮袋中。袋上與捲盤上的標籤提供關鍵資訊：客戶產品編號（CPN）、產品編號（P/N）、數量（QTY），以及光強度（CAT）、主波長（HUE）和順向電壓（REF）的特定分級代碼，連同批號（LOT No）。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

此 LED 適用於裝飾與娛樂照明、農業照明（例如，植物生長的補充藍光），以及需要緊湊、高效藍光源的通用照明應用。

8.2 設計考量

設計師必須考慮 50 °C/W 熱阻所帶來的熱管理問題。需要足夠的 PCB 銅箔面積或散熱措施，以維持低接面溫度，從而獲得最佳性能與使用壽命。限流至關重要；建議使用恆流驅動器而非恆壓源，以確保穩定的光輸出並防止熱失控。在最終應用中，必須審查分級代碼以確保顏色與亮度的一致性。

9. 可靠性測試

本產品經過一系列全面的可靠性測試，置信水準為 90%，批允許不良率（LTPD）為 10%。測試包括迴流焊耐受性、熱衝擊（-10°C 至 +100°C）、溫度循環（-40°C 至 +100°C）、高溫高濕儲存（85°C/85%RH）、高溫高濕操作、高低溫儲存，以及在不同電流應力下的各種高低溫操作壽命測試。這些測試驗證了 LED 在典型環境與操作應力下的穩健性。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：典型操作電流是多少？

答：電氣與光學特性是在 60mA 下指定的，這可視為一個典型操作點。絕對最大連續電流為 75mA。

問：如何解讀光通量分級？

答：標籤上的分級代碼（D5、D6、D7）表示該特定捲盤 LED 所保證的最小與最大光通量範圍，確保您設計中的亮度一致性。

問：為什麼熱管理很重要？

答：如性能曲線所示，光輸出會隨著接面溫度升高而減少，順向電壓也會偏移。超過最大接面溫度（115°C）可能導致加速劣化或故障。50 °C/W 的熱阻定義了熱量逸散的難易程度。

問：我可以用 3.3V 電源驅動此 LED 嗎？

答：有可能，但不宜直接驅動。順向電壓範圍為 2.9V 至 3.6V。恆定的 3.3V 電源可能會過度驅動低電壓等級的 LED，或無法正常點亮高電壓等級的 LED。建議的方法是使用恆流驅動器。

11. 設計與使用案例研究

考慮一個裝飾性藍光點綴燈條的設計。設計師選擇 67-21S/B3C LED，因其緊湊尺寸與寬廣視角。為確保顏色與亮度均勻，他們指定了嚴格的分級要求，例如波長選 B51，光通量選 D6。選擇一個恆流驅動器 IC，為每個 LED 提供 60mA 電流。PCB 佈局在 LED 焊墊下方設計了充足的銅箔區域作為散熱片，並連接到更大的接地層以散熱，使在應用環境中預估的接面溫度低於 85°C。膠帶與捲盤包裝使得燈條能夠進行高效的自動化組裝。

12. 技術原理介紹

此 LED 基於氮化銦鎵（InGaN）半導體異質結構。當施加順向電壓時，電子與電洞被注入主動區，在那裡復合並以光子（光）的形式釋放能量。InGaN 合金的特定成分決定了能隙能量，進而決定了發射藍光的波長。水透明環氧樹脂透鏡封裝了晶片，提供機械保護，並塑造了光輸出光束。

13. 技術趨勢

中功率 LED 領域持續朝著更高光效（每瓦更多流明）、更佳的顏色一致性以及更低的成本發展。晶片設計、螢光粉技術（用於白光 LED）和封裝材料的進步推動了這些趨勢。同時，業界也強力推動進一步微型化與整合，以及在更高驅動電流與操作溫度下增強可靠性。符合無鹵素及其他環境標準現已成為業界的基本期望。